Нобелевская премия по химии 2024 года была присуждена за работы, связанные с компьютерным конструированием белков и предсказанием их структуры. Эти исследования обещают в будущем изменить многое в биохимии и медицине.
Белки — важнейшие молекулы, составляющие основу живых организмов, выполняя широкий спектр функций, от транспортировки кислорода в крови до обеспечения иммунной защиты. Белки представляют собой цепочки аминокислот, которые зависят от генетической информации. Из более сотни известных аминокислот в живых организмах используется лишь 21, из которых восемь являются незаменимыми.
Для выполнения своих функций белки сворачиваются в уникальные трехмерные структуры. От того, как именно они свертываются, зависит их функциональность. Проблема заключается в том, что предсказать форму белка, зная его аминокислотную последовательность, до недавнего времени было крайне сложно.
Новые лауреаты премии по химии, Дэвид Бейкер, Демис Хассабис и Джон М. Джампер, значительно продвинули это направление. Бейкер разработал программу Rosetta, которая предсказывает, как аминокислотная последовательность белка будет сворачиваться в трехмерную форму. Для этого программа использует огромные базы данных и вычислительные ресурсы. В свою очередь, Хассабис и Джампер, работая в компании Google DeepMind, создали модель AlphaFold2, использующую искусственный интеллект для предсказания структуры белков. Эта модель уже помогла расшифровать множество белков и продолжает активно использоваться в научных исследованиях по всему миру.
Примечательно, что Rosetta позволила не только предсказать структуру известных белков, но и разработать новые молекулы, которые ранее не существовали в природе. Например, команда Бейкера в 2003 году впервые создала белок с уникальной аминокислотной последовательностью, полностью совпавший с предсказанной трехмерной структурой.
Таким образом, достижения лауреатов могут открыть новые возможности для создания лекарств, например, для лечения рака или инфекционных заболеваний, а также ферментов, которые будут разлагать загрязняющие пластики. Эти исследования могут привести и к созданию биороботов, которые будут бороться с инфекциями внутри организма.
Нобелевская премия 2024 года подчеркивает важность синергии между искусственным интеллектом и биохимией, открывая новые горизонты для науки и медицины.